• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
Магистратура 2018/2019

Системы схемотехнического моделирования

Статус: Курс по выбору (Компьютерные системы и сети)
Направление: 09.04.01. Информатика и вычислительная техника
Когда читается: 1-й курс, 3, 4 модуль
Формат изучения: Full time
Прогр. обучения: Компьютерные системы и сети
Язык: русский
Кредиты: 5

Программа дисциплины

Аннотация

Компьютерное моделирование электронных схем – один из основных этапов проектирования цифровых и аналоговых интегральных схем,электронных схем разной степени сложности, реализованных на дискретных элементах, блоков радиоаппаратуры и электронных изделий в целом. Системы схемотехнического моделирования, развитие которых началось в середине прошлого века, в настоящее время являются частью высоко интегрированных систем автоматизированного проектирования и, как правило решают задачи анализа. Наибольшее распространение для проведения компьютерного схемотехнического моделирования получила система SPICE, разработанная в Department of Electrical Engineering and Computer Sciences, University of California, Berkeley, положенная в основу большинства современных коммерческих систем схемотехнического моделирования. К таким системам, в первую очередь, относятся: HSPICE (фирма MetaSoftware), ORCAD (Cadence Design Systems, Inc. ), IS_SPICE (Intusoft), MicroCap (Spectrum Software), Altium Designer (Altium), Dr. Spice и ViewSpice (Deutsch Research). Целями освоения дисциплины «Системы схемотехнического моделирования» являются освоение студентами систем, использующих методы математического моделирования электронных схем путем формирование у них представлений о методах построения и исследования моделей; ознакомления с принципами моделирования электронных средств, как сложной системы, изучения инструментальных средств схемотехнического моделирования.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Целями освоения дисциплины «Системы схемотехнического моделирования» являются освоение студентами систем, использующих методы математического моделирования в области исследования современных электронных средств и процессов путем формирование у них представлений и фундаментальных понятий о моделировании, методах построения и исследования моделей; ознакомление с принципами моделирования электронных средств, как сложной системы, реализующих новые информационные технологии, изучение инструментальных (программных и технических) средств моделирования процессов функционирования.
Результаты освоения дисциплины

Результаты освоения дисциплины

  • Знать фундаментальные понятия о моделировании
  • Знать основные принципы моделирования электрических процессов, протекающих в электронных схемах;
  • Уметь применять методы моделирования электронных средств.
  • Знать свойства моделируемого объекта и внешних воздействий.
  • Уметь выбирать типы моделей и их структуру в зависимости от поставленных задач составить план решения оптимизационной задачи.
  • Уметь рассчитывать параметры и основные характеристики моделей любого из рассмотренных классов
  • Иметь навыки построение конкретных моделей осуществление моделирования физических процессов
  • Уметь владеть навыками принятия решений по результатам математического моделирования
  • Иметь навыки качественного исследования задач моделирования с использованием современных систем схемотехнического моделирования
  • Приобрести опыт принятия решений по результатам схемотехнического моделирования. Уметь планировать эксперимент.
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Тема 1. Автоматизация проектных работ
    Основные понятия автоматизации проектных работ. Общие принципы и методы проектирования. Классификация проектных задач. Моделирование в процессе автоматизированного проектирования. Схема алгоритма методики проектирования. Задачи схемотехнического моделирования.
  • Тема 2. Базовые модели элементов
    Классификация моделей элементов РЭС. Модели пассивных элементов. Модели зависимых источников. Модель полупроводникового диода. Модели транзисторов. Макромодель операционного усилителя.
  • Тема 3. Макромоделирование элементов и узлов
    Классификация методов макромоделирования. Метод построения описания вход-выход. Метод редукции топологических, структурных и аналитических моделей. Методы упрощения на основе функций чувствительности и идеализации.
  • Тема 4. Верификация моделей элементов
    Верификация моделей полупроводникового диода, биполярного транзистора, МОП транзистора, операционного усилителя
  • Тема 5. Введение в теорию оптимизации
    Основные понятия. Критерии оптимальности. Классификация методов оптимизации. Обобщенный алгоритм оптимизации. Экспериментальная проверка алгоритмов оптимизации.
  • Тема 6. Идентификация параметров моделей элементов
    Методика идентификации параметров моделей элементов РЭС. Определение параметров полупроводникового диода, биполярного и полевого транзисторов, макромодели операционного усилителя. Определение параметров моделей на примере TTL – вентиля.
  • Тема 7. Математическая модель схемы в статическом режиме
    Математическая модель схемы в частотной, временной областях и в статическом режиме. Метод Ньютона-Рафсона для решения систем нелинейных алгебраических уравнений и способы повышения сходимости.
  • Тема 8. Математическая модель схемы во временной области
    Циклический алгоритм для решения систем интегро-дифференциальных уравнений. Методы переменного порядка для решения систем интегро-дифференциальных уравнений.
  • Тема 9. Математическая модель схемы в частотной области
    Метод LU- разложения для решения систем линейных алгебраических уравнений. Решение систем линейных алгебраических уравнений с разреженными матрицами.
  • Тема 10. Решение инженерных задач
    Примеры решения инженерных задач схемотехнического моделирования с применением систем LTSpice..
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий решение задач
  • блокирует часть оценки/расчета Экзамен 1
  • неблокирующий решение задач
  • блокирует часть оценки/расчета Экзамен 2
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (3 модуль)
    0.7 * решение задач + 0.3 * Экзамен 1
  • Промежуточная аттестация (4 модуль)
    0.7 * решение задач + 0.3 * Экзамен 2
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Защита электронных средств от воздействия статического электричества : учеб. пособие для вузов, Кечиев Л. Н., Пожидаев Е. Д., 2005
  • Тарасенко, Ф.П. Прикладной системный анализ. : учебное пособие / Тарасенко Ф.П. — Москва : КноРус, 2019. — 321 с. — ISBN 978-5-406-06563-1. — URL: https://book.ru/book/929657 (дата обращения: 10.10.2019). — Текст : электронный.

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Искусство схемотехники, Хоровиц П., Хилл У., 2019